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ZHUANGMinghao1,2,LIYingchun1,CHENShuanglin1
(1ResearchinstituteofSubtropicalForest,ChineseForestryAcademy,Fuyang,Zhejiang311400,China;2ColegeofEnviron
mentalScienceandEngineering,PekingUniversity,Beijing100871,China)
犃犫狊狋狉犪犮狋:Toprovidetheoreticalevidencetoaidadaptivemanagementofbambooplantationoperatingunder
thebackgroundofclimatechange,westudiedtheeffectsofsimulatedelevatedatmosphericcarbondioxide
(CO2)andozone(O3)concentrationsonmineralionuptakeandtransportationinbamboo.Wechosethe
biennial犗犾犻犵狅狊狋犪犮犺狔狌犿犾狌犫狉犻犮狌犿asexperimentmaterial,andemployedtheopentopchambers(OTCs)
testmethodinconjunctionwithasplitplotdesigntosimulatethedifferentatmosphericandelevatedCO2
andO3concentrations,Control[CK,(40±5)nmol·mol-1O3,(360±20)μmol·mol
-1CO2];elevatedO3
[EO,(100±10)nmol·mol-1O3,(360±20)μmol·mol
-1CO2];elevatedCO2[EC,(40±5)nmol·
mol-1O3,(700±35)μmol·mol
-1CO2]andcombinationsofelevatedCO2andO3[EOEC,(100±10)nmol
·mol-1O3,(700±35)μmol·mol
-1CO2].Ourresultsshowedthat,comparedwithCKtreatment,EO
treatmentdecreasedsignificantlytheNa+andFe(2+,3+)concentrationsin犗.犾狌犫狉犻犮狌犿,especialyleafand
root,andtheionstransportationabilityamongorgans,whilehadnochangesfortheCa2+andMg2+con
centrations.ECtreatmenthadnochangesinFe(2+,3+)andCa2+andMg2+concentrationswiththeexception
ofthedecreasesignificantofNa+ concentration,butenhancedtheCa2+andMg2+ transportationability
frombranchtoleaf.EOECtreatmentdecreasedsignificantlytheNa+ concentrationwhileincreasedthe
Fe(2+,3+)andCa2+andMg2+concentrationsandthetransportationabilityamongorgans.Basedonthese
findings,weconcludedthatelevatedozoneinfluencedthenormalgrowthof犗.犾狌犫狉犻犮狌犿bydecreasingthe
concentrationsofmineralnutrientandtransportationabilityamongorgans;elevatedcarbondioxidebenefi
tedthegrowthof犗.犾狌犫狉犻犮狌犿byenhancedtheCa2+andMg2+transportationabilityfromotherorgansto
leaf;thecombinationsofelevatedozoneandcarbondioxideincreasedboththemineralnutrientconcentra
tionsanditstransportationabilityfromotherorganstoleaf,andmaintainedthebalanceofmineralele
ments,andenhancedtheadaptationcapacityof犗.犾狌犫狉犻犮狌犿toenvironmentswithhigherozoneandcarbon
dioxideconcentrations.
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mol-1CO2];EC.CO2nopq [(40±5)nmol·mol-1O3,
(700±35)μmol·mol-1CO2];EOEC.CO2mO3nopq
[(100±10)nmol·mol-1O3,(700±35)μmol·mol-1CO2];
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CK.Control[(40±5)nmol·mol-1O3,(360±20)μmol·mol-1CO2];
EO.ElevatedO3[(100±10)nmol·mol-1O3,(360±20)μmol·
mol-1CO2];EC.ElevatedCO2[(40±5)nmol·mol-1O3,(700±
35)μmol·mol-1CO2];EOEC.CombinationsofelevatedCO2and
O3[(100±10)nmol·mol-1O3,(700±35)μmol·mol-1CO2];
Thedifferentnormallettersindicatesignificantdifferenceamong
treatmentsat0.05level
Fig.1 Leafbiomassof犗犾犻犵狅狊狋犪犮犺狔狌犿犾狌犫狉犻犮狌犿treated
withdifferentCO2andO3concentrations
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{1 犆犗2 8犗3 :;<=uvwx0ym?@AstBCDEFG
Table1 Themineralioncontentsindifferentorgansof犗犾犻犵狅狊狋犪犮犺狔狌犿犾狌犫狉犻犮狌犿treatedwithdifferent
CO2andO3concentrations/(g/kg)
Organ RTreatment Na+ Fe(2+,3+) Ca2+ Mg2+
QLeaf
CK 0.0777±0.0100a 0.4163±0.0325a 1.8433±0.0230b 4.6500±0.3477b
EO 0.0600±0.0035bc 0.3613±0.0352b 1.8567±0.0808b 4.7467±0.6178b
EC 0.0543±0.0046c 0.3607±0.1437b 1.9633±0.2136a 4.8367±1.0751b
EOEC 0.0667±0.0006b 0.4360±0.0507a 2.0933±0.0635a 8.7000±0.0866a
QBranch
CK 0.2800±0.0173a 0.2477±0.0422b 0.6233±0.0404b 0.7400±0.0346ab
EO 0.2133±0.0058b 0.3110±0.0520a 0.8800±0.1212a 0.8333±0.0289a
EC 0.2167±0.0208b 0.3130±0.0433a 0.7400±0.1473ab 0.6300±0.0173b
EOEC 0.2733±0.0153a 0.3627±0.0852a 0.7833±0.0723ab 0.7300±0.1352ab
QStem
CK 0.0413±0.0115a 0.1887±0.0159a 0.2567±0.0252a 0.3467±0.0404b
EO 0.0260±0.0066b 0.0983±0.0197d 0.1900±0.0265b 0.4167±0.0971a
EC 0.0387±0.0023ab 0.1140±0.0087c 0.2267±0.0231ab 0.2367±0.0289c
EOEC 0.0333±0.0023ab 0.1490±0.0242b 0.2167±0.0058ab 0.2433±0.0288c
QRoot
CK 0.2933±0.0058a 10.5933±1.9110b 0.8767±0.1328b 0.9567±0.0462a
EO 0.2133±0.0305b 4.6733±0.8927c 0.8833±0.0643b 0.8100±0.1652b
EC 0.1800±0.0200c 8.8600±2.8234b 0.9667±0.1550a 0.8433±0.0153ab
EOEC 0.1700±0.0173c 13.5667±1.097a 0.9867±0.1279a 0.9433±0.1097a
#
Plant
CK 0.6923±0.0230a 11.4460±1.8615b 3.6000±0.1970b 6.6933±0.3313b
EO 0.5127±0.0835b 5.4440±0.9137c 3.8100±0.2138ab 6.8067±0.7700b
EC 0.4897±0.0730b 9.6477±1.7956b 3.8967±0.3510ab 6.5467±1.1113b
EOEC 0.5433±0.0212b 14.5143±0.9765a 4.0800±0.1670a 10.6167±0.1626a
ð
:
³g³¯
³Byz̧R G0.05qÙ}G¦ª8qs;Û³。
Note:Thedifferentnormalletterswithinthesamecolumnandorganindicatesignificantdifferenceamongtreatmentsat0.05level;The
sameasbelow.
/Na+、Ca2+/Na+ m Mg2+/Na+ 3¨ CK ¦ªp
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,
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Fe(2+,3+)/Na+、Ca2+/Na+m Mg2+/Na+3¨CK
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、
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,
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Na+GQ3ù¦ªqs;Mg2+/Na+GQmQ
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Ì{kEOECR¦ªqûEOmECR,EOm
ECR ù¦ªqs。
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,
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Fe(2+,3+)mMg2+/Fe(2+,3+)、Q3Mg2+/Fe(2+,3+)
¦ªpq
;ECRQmQ3Ca2+/Fe(2+,3+)¦
ªpq
,
¼Q3 Mg2+/Fe(2+,3+)¦ª«¬;EOEC
R Q 3 Mg2+/Fe(2+,3+)¦ ª « ¬。Ca2+/
Fe(2+,3+)ñEORGQ3qûEOECRF,
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;Mg2+/Fe(2+,3+)GQ3Ì{kEOECR¦
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,
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、
R33ù¦
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Q3 Mg2+/Ca2+GEOECRÛ¦ªq
ûEOmECR,Q3 Mg2+/Ca2+GEOR
Û¦ªqûECmEOECR。
ˤ¥uDO3 nopqMN¦ªÉqQ
mQ3Fe(2+,3+)/Na+、Ca2+/Na+mMg2+/Na+
mQmQ3Ca2+/Fe(2+,3+)、Mg2+/Fe(2+,3+)
m Mg2+/Ca2+;CO2 nopq¦ªpqQmQ
3Fe(2+,3+)/Na+、Ca2+/Na+mMg2+/Na+mQ
76116ì CDE,f:àßÄámÞßnopqrQtuvwxymz{|}~
{2 犆犗2 8犗3 :;<=uvwx0ym?@AstBCDEFGz|
Table2 Themineralionconcentrationsratioindifferentorgansof犗.犾狌犫狉犻犮狌犿treatedwithdifferent
CO2andO3concentrations
Organ
R
Treatment Fe
(2+,3+)/Na+ Ca2+/Na+ Mg2+/Na+ Ca2+/Fe(2+,3+) Mg2+/Fe(2+,3+) Mg2+/Ca2+
Q
Leaf
CK 5.39±0.46b 24.04±3.52c 60.96±2.80c 4.45±0.41b 11.24±1.58b 2.52±0.16b
EO 6.06±0.97a 31.07±3.25b 79.70±5.41b 5.16±0.26ab 13.11±0.41b 2.55±0.22b
EC 6.97±0.68a 36.55±1.26a 90.51±8.96b 6.02±1.18a 14.45±1.70b 2.45±0.35b
EOEC 6.54±0.82a 31.40±0.68b 130.50±2.17a 4.85±0.67ab 20.14±2.39a 4.16±0.09a
Q
Branch
CK 0.88±0.11b 2.23±0.21c 2.66±0.30b 2.58±0.53a 3.05±0.60a 1.19±0.09a
EO 1.46±0.28a 4.14±0.67a 3.91±0.24a 2.84±0.09a 2.72±0.40ab 0.96±0.11ab
EC 1.44±0.16a 3.41±0.55ab 2.89±0.29b 2.35±0.16a 2.01±0.17b 0.86±0.07b
EOEC 1.33±0.32a 2.86±0.17bc 2.69±0.64b 2.21±0.38a 2.10±0.73ab 0.95±0.16ab
Q
Stem
CK 4.89±0.81a 6.67±0.57a 9.05±1.63b 1.36±0.08b 1.83±0.09b 1.35±0.04b
EO 3.92±0.21ab 7.78±1.01a 16.91±1.02a 1.98±0.43a 4.22±0.43a 2.19±0.43a
EC 2.95±0.05b 5.85±0.26b 6.17±1.54b 1.99±0.05a 2.10±0.43b 1.06±0.25b
EOEC 4.45±0.40ab 6.53±0.60ab 7.36±0.26b 1.48±0.25ab 1.68±0.42b 1.12±0.10b
Q
Root
CK 36.04±5.74b 2.98±0.39b 3.26±0.09b 0.08±0.00b 0.09±0.01b 1.10±0.11a
EO 22.15±1.27c 4.58±0.49ab 4.11±0.97b 0.21±0.08a 0.19±0.05a 0.91±0.13a
EC 52.74±2.92b 6.16±0.24a 5.20±0.04a 0.12±0.05ab 0.10±0.03b 0.89±0.14a
EOEC 80.75±3.86a 5.89±0.27a 5.54±0.08a 0.07±0.00b 0.07±0.01b 0.98±0.15a
mQ 3 Ca2+/ Fe(2+,3+) Ê « ¬ Q 3
Fe(2+,3+)/Na+mCa2+/Na+;O3 mCO2 noMN
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2.4 犆犗2 8犗3 :;<=uvwx0yklm?
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Fe(2+,3+)、Ca2+m Mg2+、QÆQz{ Mg2+ |
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Ca2+mQÆQz{ Mg2+ |¶·3¬ûz{
Fe(2+,3+)|¶·;ECRQQSCa,FemSMg,Fe¨
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m Mg2+ |¶·Èûz{Fe(2+,3+)|¶·;EOEC
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QQSMg,Ca¦ªpq,O¸ÌDEORÛQ
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ûz{Ca2+|¶·。
8611 ! " # $ % & 36½
{3 犆犗2 8犗3 :;<=uvwx0yklm?@AstBCDE}~HIe
Table3 Theselectivetransportationofmineralionindifferentorgansof犗.犾狌犫狉犻犮狌犿treatedwithdifferent
CO2andO3concentrations
Organ
R
Treatment
tuvwâã8z{cmSelectivetransportationindex
SFe,Na SCa,Na SMg,Na SCa,Fe SMg,Fe SMg,Ca
QQ
RootStem
CK 0.14±0.06b 2.27±0.17a 2.78±0.48b 16.41±1.39a 20.28±3.26a 1.23±0.09b
EO 0.18±0.07a 2.03±0.54a 4.81±1.63a 10.70±1.85b 24.24±2.97a 2.49±0.84a
EC 0.06±0.01c 1.14±0.16b 1.39±0.24c 17.88±0.47a 22.86±1.67a 1.19±0.09b
EOEC 0.05±0.01c 1.16±0.35b 1.33±0.23c 20.53±2.14a 24.12±2.21a 1.18±0.25b
QQ
StemBranch
CK 0.20±0.02d 0.36±0.10b 0.32±0.09b 1.89±0.33a 1.66±0.26a 0.88±0.04a
EO 0.39±0.08b 0.59±0.15a 0.25±0.07b 1.48±0.32ab 0.65±0.12b 0.46±0.05b
EC 0.49±0.06a 0.58±0.11a 0.48±0.08a 1.18±0.10b 0.99±0.23b 0.84±0.23a
EOEC 0.30±0.09c 0.44±0.05ab 0.35±0.04ab 1.55±0.51ab 1.29±0.40ab 0.84±0.18a
QQ
BranchLeaf
CK 6.16±0.78a 10.84±1.90a 23.41±2.75c 1.77±0.31b 3.78±0.87c 2.13±0.27b
EO 4.21±0.73b 7.61±1.12b 20.35±1.38c 1.82±0.08b 4.88±0.75c 2.69±0.44b
EC 4.74±0.17b 10.90±1.54a 31.35±2.88b 2.53±0.78a 7.15±1.05b 2.85±0.16b
EOEC 5.01±0.53b 11.00±0.87a 50.34±4.11a 2.20±0.12ab 10.09±1.28a 4.61±0.21a
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3.1 犗3 :;<=>?@AstBCDEJKL
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Fe(2+,3+)、Ca2+m Mg2+xyÌ{ª
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Fe(2+,3+)MNû?@¦bsÙÚm×ØÓÒ
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Mg2+2¼LÐ|N,rCa2+m Mg2+|
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Mg2+xy。L¨¡¶²,Í$ZqnoO3 mCO2
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